(57)【要約】【課題】  輝度補正に必要な情報の保存量を少なくした輝度補正装置を提供する。【解決手段】  レンズを透過した光を画像センサによって検出して得られる画像を構成する各画素の輝度を補正する輝度補正装置であって、前記画像の中央部を通る軸線を仮光軸として設定する仮光軸設定手段１３２と、この手段によって設定された前記仮光軸から等距離の少なくとも３点を測定点として設定する測定点設定手段１３４と、この手段によって設定された前記各測定点における輝度を算出する輝度算出手段１３６と、前記各測定点毎に、前記輝度算出手段によって算出された前記輝度を前記測定点における前記仮光軸からの距離の２乗で除した係数を算出する係数算出手段１３８と、この手段によって算出された前記各測定点毎の前記係数の平均値を記憶する記憶手段１５０と、ここに記憶された前記平均値に基づいて、前記画素の輝度を補正する画素輝度補正手段１４０とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを透過した光を画像センサによって検出して得られる画像を構成する各画素の輝度を補正する輝度補正装置であって、
前記画像の中央部を通る軸線を仮光軸として設定する仮光軸設定手段と、
前記仮光軸設定手段によって設定された前記仮光軸から等距離の少なくとも３点を測定点として設定する測定点設定手段と、
前記測定点設定手段によって設定された前記各測定点における輝度を算出する輝度算出手段と、
前記各測定点毎に、前記輝度算出手段によって算出された前記輝度を前記測定点における前記仮光軸からの距離の２乗で除した係数を算出する係数算出手段と、
前記係数算出手段によって算出された前記各測定点毎の前記係数の平均値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記平均値に基づいて、前記画素の輝度を補正する画素輝度補正手段とを有することを特徴とする輝度補正装置。
【請求項２】
前記係数算出手段によって算出された前記各測定点毎の前記係数の差が所定範囲よりも大きい場合には、前記係数の差が所定範囲内になるように前記仮光軸の位置を移動させる仮光軸移動手段を有することを特徴とする請求項１に記載の輝度補正装置。
【請求項３】
前記画素輝度補正手段は、前記各測定点毎の前記係数の平均値に前記画素における前記仮光軸からの距離の２乗を乗じて前記画素における仮光軸からの輝度低下量を算出し、前記画素における輝度低下量を補う補正を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の輝度補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズを透過した光を画像センサによって検出して得られる画像を構成する各画素の輝度を補正する輝度補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話機等の様々な装置に、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）等の画像センサを内蔵したカメラが採用されている。このような画像センサは、レンズを透過した光を検出することによって画像を得る。レンズを透過する光は、レンズの中心（光軸）から遠い位置を透過する光ほど暗くなるという特性を有する。従って、画像センサによって得られた画像を構成する各画素について、その画素に対応する光が透過したレンズの位置における光軸からの距離に応じた輝度の補正を行う必要がある。
【０００３】
輝度の補正を行うに際し、レンズの光軸と画像センサによって検出される画像の中心とが一致する場合には、画像センサによって検出される画像を構成する各画素について、単に、画像の中心からの距離に応じた輝度の補正を行うだけでよい。しかしながら、レンズの光軸と画像センサによって検出される画像の中心とが一致していない場合には、画像の中心からの距離に応じた輝度の補正では、適切に補正されない。
【０００４】
このような問題に対し、白い被写体を撮影し、画像センサによって検出される画像を構成する各画素毎に濃度を算出し、本来の濃度との差を補正量として予め算出しておき、その後の撮影において画像センサによって検出される画像を構成する各画素を、その画素に対応する補正量に基づいて補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３０２３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した補正方法では、予め各画素毎に補正量を算出して、メモリに記憶させておく必要があり、必要なメモリ容量が膨大になる。従って、携帯電話機等のメモリ容量が制限されるような装置には、採用することが難しいという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、輝度補正に必要な情報の保存量を少なくした輝度補正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る輝度補正装置は、レンズを透過した光を画像センサによって検出して得られる画像を構成する各画素の輝度を補正するものであって、前記画像の中央部を通る軸線を仮光軸として設定する仮光軸設定手段と、前記仮光軸設定手段によって設定された仮光軸から等距離の少なくとも３点を測定点として設定する測定点設定手段と、前記測定点設定手段によって設定された各測定点における輝度を算出する輝度算出手段と、前記各測定点毎に、前記輝度算出手段によって算出された輝度を前記測定点における前記仮光軸からの距離の２乗で除した係数を算出する係数算出手段と、前記係数算出手段によって算出された各測定点毎の係数の平均値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記平均値に基づいて、前記画素の輝度を補正する画素輝度補正手段とを有する。
【０００８】
この構成により、予め各測定点毎の係数の平均値のみを記憶しておき、その後の撮影において各画素の輝度を補正する場合には、その記憶された各測定点毎の係数の平均値に基づいて補正すればよく、予め各画素毎に補正量を算出して記憶しておく必要がない。従って、輝度補正に必要な情報の保存量を少なくすることができ、メモリ容量が制限されるような装置においても採用可能である。
【０００９】
また、本発明に係る輝度補正装置は、前記画素輝度補正手段が、前記各測定点毎の係数の平均値に前記画素における前記仮光軸からの距離の２乗を乗じて前記画素における仮光軸からの輝度低下量を算出し、前記画素における輝度低下量を補う補正を行う。
【００１０】
また、本発明に係る輝度補正装置は、前記画素輝度補正手段が、前記係数算出手段によって算出される各測定点毎の係数の差が所定範囲よりも大きい場合には、前記係数の差が所定範囲内になるように前記仮光軸の位置を移動させる仮光軸移動手段を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る輝度補正装置は、予め各測定点毎の係数の平均値のみを記憶しておけば、各画素の輝度の補正が可能であり、メモリ容量が制限されるような装置においても採用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態の輝度補正装置を適用した撮影装置について、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は、撮影装置のブロック図である。図１に示す撮影装置１００は、被写体５００を撮影するものであり、レンズ１１０と、当該レンズ１１０を透過した光を検出する画像センサとしてのＣＣＤ１２０と、当該ＣＣＤ１２０によって検出された光によって画像を得る画像制御部１３０と、メモリ１５０とを有する。これらのうち、画像制御部１３０は、仮の光軸（仮光軸）を設定する仮光軸設定部１３２と、測定点を設定する測定点設定部１３４と、測定点における輝度低下量を算出する輝度低下量算出部（輝度算出手段）１３６と、輝度低下量の算出式における係数を算出する係数算出部１３８と、画像を構成する各画素の輝度を補正する輝度補正部（画素輝度補正手段）１４０とを有する。
【００１４】
次に、図２のフローチャートを用いて、撮影装置１００の動作を説明する。被写体５００は、単一の白色であり、この被写体５００の表面で反射した光は、レンズ１１０を透過して、ＣＣＤ１２０に到達する。ＣＣＤ１２０は、受けた光を電気信号に変換する複数のフォトダイオード（図示せず）を面状に配列した構造を有している。このＣＣＤ１２０は、撮影装置１００の動作時において、これらフォトダイオードによって到達した光を検出し、更にその検出した光を電気信号に変換した上で画像制御部１３０へ出力する。画像制御部１３０は、ＣＣＤ１２０からの電気信号に応じた画像を得る。
【００１５】
画像制御部１３０内の仮光軸設定部１３２は、このようにして得られた画像の中央部を通る軸線を仮光軸として設定する（Ｓ１０１）。次に、画像制御部１３０内の測定点設定部１３４は、仮光軸から等距離の位置にある４点を測定点として設定する（Ｓ１０２）。図３は、仮光軸と測定点との位置関係を示す図である。同図では、画像の中心である仮光軸２００から等距離Ｌの位置にある対角上の４点２０２、２０４、２０６、２０８が測定点として設定されている。
【００１６】
次に、画像制御部１３０内の輝度低下量算出部１３６は、ＣＣＤ１２０からの電気信号に基づいて、設定された各測定点における輝度を取得する。更に、輝度低下量算出部１３６は、予め定められている輝度の低下がない場合における輝度から測定点における輝度を差し引くことにより、各測定点における輝度低下量を算出する（Ｓ１０３）。
【００１７】
ここで、輝度低下量は、図４に示すように、レンズ１１０の中心（光軸）からの距離の２乗に比例する特性を有する。着目位置における輝度低下量を算出式で表すと、「輝度低下量＝ａ×（着目位置における光軸からの距離）＾２」となる。
【００１８】
画像制御部１３０内の係数算出部１３８は、この特性に基づいて、仮光軸をレンズ１１０の実際の光軸と仮定し、４つの各測定点毎に、算出式「輝度低下量＝ａ×（測定点における仮光軸からの距離）＾２」に、Ｓ１０３において算出された輝度低下量と、測定点における仮光軸からの距離とを代入することにより、係数ａ（ａ０〜ａ３）を算出する（Ｓ１０４）。
【００１９】
次に、係数算出部１３８は、算出した４つの各測定点に対応する係数ａ０〜ａ３のばらつきが所定範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。図５は、仮光軸とレンズ１１０の実際の光軸との位置関係の第１の例を示す図である。図５に示すように、仮光軸２００がレンズ１１０の実際の光軸３００とほぼ一致している場合には、仮光軸２００から等距離Ｌの位置にある各測定点２０２〜２０８は、レンズ１１０の実際の光軸３００からもほぼ等距離の位置にある。従って、レンズ１１０の実際の光軸３００からほぼ等距離の位置にある各測定点２０２〜２０８における輝度低下量は、ほぼ一致する。このように、各測定点２０２〜２０８について、レンズ１１０の実際の光軸３００からの距離がほぼ等しく、輝度低下量もほぼ一致する結果、各測定点２０２〜２０８に対応する係数ａ０〜ａ３のばらつきは、所定範囲内に収まることになる。
【００２０】
一方、図６は、仮光軸とレンズ１１０の実際の光軸との位置関係の第２の例を示す図である。図６に示すように、仮光軸２００がレンズ１１０の実際の光軸３００と一致していない場合には、仮光軸２００から等距離Ｌの位置にある各測定点２０２〜２０８は、レンズ１１０の実際の光軸３００からは等距離の位置ではない。従って、各測定点２０２〜２０８における輝度低下量は一致しない。その結果、各測定点に対応する係数ａ０〜ａ３のばらつきが所定範囲を超えることになる。
【００２１】
図５に示すように、仮光軸２００がレンズ１１０の実際の光軸３００とほぼ一致し、各測定点に対応する係数ａ０〜ａ３のばらつきが所定範囲内に収まる場合には、係数算出部１３８は、係数ａを一意に定めるべく、係数ａ０〜ａ３の平均値ａｘを算出し（Ｓ１０６）、メモリ１５０に保存する（Ｓ１０７）。
【００２２】
そして、その後の撮影においては、画像制御部１３０内の輝度補正部１４０は、画像を構成する各画素の輝度を補正する際に、メモリ１５０から係数の平均値ａｘを読み出し、各画素について、算出式「輝度低下量＝平均値ａｘ×（画素における仮光軸からの距離）＾２」に基づいて輝度低下量を算出する。そして、輝度補正部１４０は、各画素について、その輝度が同一となるように輝度を補正する。
【００２３】
一方、図６に示すように、仮光軸２００がレンズ１１０の実際の光軸３００と一致せず、各測定点に対応する係数ａ０〜ａ３のばらつきが所定範囲を超える場合には、仮光軸設定部１３２は、仮光軸を、係数ａ０〜ａ３のばらつきが小さくなる方向、換言すれば、レンズ１１０の実際の光軸に近づける方向に移動させる（Ｓ１０９）。その後、移動後の仮光軸を用いて、４つの各測定点に対応する係数ａ０〜ａ３の算出（Ｓ１０４）以降の動作が繰り返される。
【００２４】
このように、本実施形態の撮影装置１００によれば、被写体５００の撮影により得られた画像の中央部を通る軸線を仮光軸として設定するとともに、その仮光軸から等距離の位置にある４点を測定点として設定し、各測定点における輝度低下量を算出した上で、輝度低下量の算出式に基づいて各測定点に対応する係数ａ０〜ａ３を算出する。そして、これら係数ａ０〜ａ３のばらつきが所定範囲内に収まる場合、換言すれば、仮光軸がレンズ１１０の実際の光軸とほぼ一致する場合には、撮影装置１００は、係数ａ０〜ａ３の平均値ａｘをメモリ１５０に保存しておき、その後の撮影においては、画像を構成する各画素の輝度を補正する際に、平均値ａｘを用いて画素における輝度低下量を算出し、その輝度が同一となるように輝度を補正する。一方、係数ａ０〜ａ３のばらつきが所定範囲外である場合、換言すれば、仮光軸がレンズ１１０の実際の光軸と一致しない場合には、撮影装置１００は、仮光軸をレンズ１１０の実際の光軸に近づける方向に移動させ、再度、各測定点に対応する係数ａ０〜ａ３の算出以降の動作を繰り返す。
【００２５】
従って、係数ａ０〜ａ３の平均値ａｘのみをメモリ１５０に保存しておけば、その後の撮影において画像を構成する各画素の輝度を補正することができるため、輝度補正に必要な情報の保存量を少なくすることができ、メモリ１５０の容量が小さい携帯電話機等においても、適切な輝度補正が可能となる。
【００２６】
なお、上述した実施形態では、測定点として仮光軸から等距離の位置にある４点が測定点として設定されたが、仮光軸から等距離の位置にある少なくとも３点が測定点として設定されれば、本発明を適用して、各画素について適切な輝度の補正を行うことができる。また、上述した実施形態では、画像センサとしてＣＣＤ１２０を用いたが、ＣＣＤ１２０以外の画像センサが用いられる場合においても、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明に係る輝度補正装置は、輝度の補正に必要な情報の保存量を少なくすることができ、輝度補正装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】撮影装置のブロック図である。
【図２】撮影装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】仮光軸と測定点との位置関係を示す図である。
【図４】輝度低下量の特性を示す図である。
【図５】仮光軸と光軸との位置関係の第１の例を示す図である。
【図６】仮光軸と光軸との位置関係の第２の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００  撮影装置
１１０  レンズ
１２０  ＣＣＤ
１３０  画像制御部
１３２  仮光軸設定部
１３４  測定点設定部
１３６  輝度低下量算出部
１３８  係数算出部
１４０  輝度補正部
１５０  メモリ
５００  被写体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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